Обговорюємо пристрій передачі спрямованого звуку. Воно використовує спеціальні «акустичні лінзи», а принцип роботи нагадує оптичну систему фотокамери.
Про різноманітність акустичних метаматеріалів
З різними , Акустичні властивості яких залежать від внутрішньої структури, інженери та вчені працюють досить давно. Наприклад, у 2015 році фізикам вдалося на 3D-принтері «акустичний діод» - він являє собою циліндричний канал, що пропускає повітря, але повністю відбиває звук, що надходить тільки з одного напрямку.
Також цього року американські інженери розробили спеціальне кільце, яке блокує до 94% шуму. Принцип його роботи заснований на коли енергія двох інтерферуючих хвиль розподіляється асиметрично. Докладніше про цей пристрій ми розповідали в одному з наших .
На початку серпня стало відомо про ще одну аудіорозробку. Інженери з Університету Суссексу прототип пристрою, який за допомогою двох метаматеріалів («акустичних лінз») та відеокамери дозволяє фокусувати звук на певній людині. Девайс назвали «звуковим проектором».
Як це працює
Перед джерелом звуку (аудіоколонка) розташовуються дві «акустичні лінзи». Ці лінзи є надрукованою на 3D-принтері пластиковою пластиною з великою кількістю отворів. Як виглядають ці «лінзи» можна подивитися в на першій сторінці (потрібно відкрити повний текст документа).
Кожен отвір "аудіолінзи" має унікальну форму - наприклад, нерівності на внутрішніх стінках. Коли через ці отвори проходить звук, він змінює свою фазу. Оскільки відстань між двома «акустичними лінзами» можна варіювати за допомогою електродвигунів, з'являється можливість направити звук в одну точку. Процес нагадує фокусування оптики фотокамери.
Фокусування виконується автоматично. Для цього використовується відеокамера (вартістю приблизно 12 доларів) та спеціальний програмний алгоритм. Він запам'ятовує обличчя людини на відео та відстежує його переміщення у кадрі. Далі система розраховує відносну відстань і відповідним чином змінює фокусну відстань проектора.
Де використовувати
Розробники , Що в майбутньому система може замінити навушники - пристрої будуть транслювати звук на відстані прямо у вуха користувачів. Ще одна з потенційних областей застосування — музеї та виставки. Відвідувачі зможуть слухати лекції електронних гідів та не заважати іншим. Зрозуміло, не можна не відзначити рекламну сферу — можна буде повідомляти про умови персональних акцій відвідувачам магазинів.
Але інженерам ще потрібно вирішити низку проблем — поки що аудіопроектор здатний працювати лише в обмеженому частотному діапазоні. Зокрема, він відтворює лише ноти від G (сіль) до D (ре) у третій та сьомій октавах.
Резиденти Hacker News також потенційні проблеми у правовому полі. Зокрема доведеться регламентувати, хто і за яких умов зможе отримувати персональні рекламні повідомлення. Інакше у приміщеннях торгових центрів розпочнеться хаос. Як кажуть розробники аудіопроектора, це питання частково допоможе вирішити система розпізнавання осіб. Вона визначатиме, чи давала людина свою згоду на отримання подібних рекламних оголошень чи ні.
У будь-якому випадку про практичну реалізацію технології «в полі» мови поки не йдеться.
Інші способи передачі спрямованого звуку
На початку року інженери MIT розробили технологію передачі спрямованого звуку за допомогою лазера з довжиною хвилі 1900 нм. Він нешкідливий для сітківки ока людини. Звук транслюється за допомогою так званого коли водяна пара в атмосфері поглинає енергію світла. Як результат, у точці простору відбувається локальне підвищення тиску. Виникаючі коливання повітря людина здатна сприймати «неозброєним вухом».
Розробками аналогічної технології займаються спеціалісти з Міноборони США. З допомогою фемтосекундного лазера вони створюють повітря кулю плазми, і викликають у ньому звукові коливання з допомогою іншого нанолазера. Правда, таким чином можна згенерувати лише гуркіт і неприємний шум, схожий на виття сирени.
Поки що ці технології не вийшли за межі лабораторій, проте їх аналоги починають «проникати» в пристрої користувача. Минулого року компанія Noveto вже аудіоколонку, яка створює на голові людини «віртуальні навушники» за допомогою ультразвукових хвиль. Тому масове поширення технології спрямованого звуку лише питання часу.
Про що ми пишемо в нашому «Світі Hi-Fi»:
Джерело: habr.com